Молодые ученые разработали технологию, которая учит человека заново ходить
В стенах лаборатории не размахивают волшебной палочкой, но результаты и правда похожи на чудо. Здесь разработали уникальную технологию, которая учит человека заново ходить после травмы спины или инсульта без операции. Для этого молодые ученые смогли искусственно запускать два важнейших процесса: управление позой и инициацию движения.
В идеальном варианте мы разработали систему многоуровневой стимуляции, когда мы одновременно готовим и управляем и постуральным контролем, и локомоторной функцией. Вот это сочетание такой стимуляции дает полноценную ходьбу. И вот эта технология используется в клинике для лечения больных двигательной патологией.
Юрий Герасименко, заведующий лабораторией физиологии движения Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, член-корреспондент РАН, доктор биологических наук
Путь к первому шагу начинается с подготовки. Прежде чем учить человека ходить, его пытаются разбудить: стимулируют структуры спинного мозга электрическими импульсами.
Чтобы помочь организму, здесь используют систему подвеса. Она компенсирует силу тяжести, создавая иллюзию легкости.Это как раз тот момент, с которым сталкиваются люди с болезнью Паркинсона. Потому что у них проблема с застыванием. Вертикализация есть. Они могут хорошо стоять, но нет возможности инициировать движение. Нет момента перехода от непрерывной тонической активности, которая всегда присутствует в мышцах, в ритмическую. В такую, которая дает возможность инициировать шаг.
Наталия Шандыбина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН
Когда тело готово воспринимать нагрузку, начинается второй этап. Здесь задача усложняется. Если на первом шаге импульс просто будил рефлексы, то теперь аппаратно-программный комплекс «Биоким» учит мозг правильной очередности: сгибание — перенос, разгибание — опора.Все сенсорные входы естественные, все функционируют, а стимуляция включает генератор шагательных движений, и в системе подвеса это быстрее и легче, потому что нет постоянного сопротивления. Нет постоянной работы с силой тяжести, с вектором гравитации.
Наталия Шандыбина, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН
Когда нога сгибается, стимулируются корешки для сгибания. Когда нога разгибается, стимулируются корешки для разгибания. Тем самым мы так пассивно задаем правильную работу этих полуцентров, которые затем обеспечивают полноценную локомоцию при улучшении двигательной функции у пациентов с различными двигательными нарушениями, уровнем или различными нозологиями.
Сергей Ананьев, научный сотрудник лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН
По сути, ученые усиливают сигналы, чтобы они смогли пробиться через травмированные участки. Ведь при инсульте или переломе позвоночника тормозной контроль нарушается, и собственная система инициации молчит.
После различных двигательных нарушений эта связь пропадает или нарушается. Из-за этого система инициации не работает нормально. И вот мы пытаемся усиливать, повышать возбудительность центров, чтобы минимальный сигнал, который может проходить через нарушенные центры, его было достаточно для инициации движения.
Сергей Ананьев, научный сотрудник лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН
На этом этапе медики могут ювелирно настраивать механику, регулировать угол сгиба колена, переносить опору, чтобы пациент твердо стоял на ногах и не терял равновесия.
Нога качает туда сюда. Итогом становится то, что еще недавно казалось чудом. Наступает момент, когда стимуляция еще продолжается, но человек уже идет сам, контролируя процесс. Это конечная фаза реабилитации, где пациент заново учится жить в движении.
Стимулируем опять же поясничное утолщение спинного мозга и также дорсальные корешки стимулируем, как и на предшествующем аппарате, в определенную фазу шагательного цикла. То есть когда пациент начинает переносить правую ногу, ему стимулируются корешки правой ноги для переноса. В этот момент для левой ноги, чтобы он более устойчиво стоял, ему стимулируются корешки для опоры.
Сергей Ананьев, научный сотрудник лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН
Методика уже доказала свою силу в клинике, положительные результаты есть. Но местные волшебники не собираются останавливаться. Они замахнулись на то, что еще вчера можно было считать научной фантастикой, — систему «Вставай и иди». Она должна возвращать движение парализованным пациентам также с помощью многоуровневой стимуляции. Технология уже прошла апробацию, и теперь ученые готовы шагнуть из лаборатории в клиники, чтобы подарить это чудо тем, кто ждет его больше всего.
